WO2016102825A1 - Oxy-brûleur pour gaz combustible à bas pouvoir calorifique et son utilisation - Google Patents

Oxy-brûleur pour gaz combustible à bas pouvoir calorifique et son utilisation Download PDF

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WO2016102825A1
WO2016102825A1 PCT/FR2015/053566 FR2015053566W WO2016102825A1 WO 2016102825 A1 WO2016102825 A1 WO 2016102825A1 FR 2015053566 W FR2015053566 W FR 2015053566W WO 2016102825 A1 WO2016102825 A1 WO 2016102825A1
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WO
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fuel gas
primary
oxidant
passage
burner
Prior art date
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PCT/FR2015/053566
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Youssef Joumani
Robert Kalcevic
Bernard Labegorre
Niomar Marcano
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L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
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Publication date
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    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
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    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • Low calorific gases generated as by-products in industrial processes are a potential source of low cost energy.
  • the combustion of low calorific gas presents problems of instability and low flame temperatures.
  • the present invention aims to allow the combustion of a low calorific fuel gas with improved flame stability.
  • the burner according to the invention is a burner for the combustion of a low calorific fuel gas with an oxygen-rich oxidant.
  • the central primary fuel gas passageway has a longitudinal axis and a primary fuel gas outlet for injecting a primary portion of the fuel gas into a downstream combustion zone.
  • the primary oxidant passage surrounds the primary fuel gas passageway and has a primary oxidant outlet for injecting a primary portion of the oxidant into the downstream combustion zone.
  • the refractory shell extends beyond the primary fuel gas outlet and beyond the primary oxidant outlet. In this way, a free zone is created inside the refractory casing downstream of said primary outlets. As will be described hereinafter, this free zone serves as a recirculation zone.
  • the secondary oxidant passage surrounds the refractory shell and has a secondary oxidant outlet for injecting a secondary portion of the oxidant into the combustion zone downstream of the refractory shell.
  • the burner has a plurality of secondary fuel gas passages which are positioned within the refractory shell and around the primary oxidant passage.
  • the burner may also include a secondary fuel gas passage which surrounds the refractory casing as described above in combination with a plurality of secondary fuel gas passages which are positioned within the refractory casing and around the passageway primary oxidant as described above.
  • a camus body In order to reinforce the recirculation of the gases in the aforementioned recirculation zone inside the refractory casing, a camus body (“bluff body”) is positioned at the primary fuel gas outlet or in the primary outlet of combustible gas.
  • This camus body reduces the flow cross section (expressed in mm 2 ) of the primary fuel gas passage.
  • the camus body thus reduces the flow cross section available for the primary portion of the fuel gas at its injection.
  • This body camus is able to produce a recirculation of the gases injected by the primary passages in the aforementioned free zone which is inside the refractory casing.
  • a recirculation of gas is thus created inside the refractory casing downstream of the primary injection openings of combustible gas and oxidant.
  • Such a (recirculation zone) makes it possible to increase the stability of the flame generated by the combustion, called primary combustion, of the reagents injected by the primary passages.
  • a first central duct for injecting a combustible gas, such as propane or natural gas,
  • first air duct which surrounds the first fuel gas duct
  • second conduit for injecting the combustible gas and surrounding the first air duct
  • Another burner for low combustion ⁇ of a gaseous fuel, such as natural gas, with a primary oxidant and a secondary oxidant, such as air, oxygen-enriched air or oxygen, is known from DE-A-19926403.
  • the burner comprises a central gaseous fuel conduit surrounded by a primary oxidant conduit. These two pipes terminate through a flame stabilizer in a chamber of the burner block.
  • the burner also has at least one secondary oxidant outlet for secondary oxidant injection.
  • This secondary oxidant outlet is next to the chamber in the block and parallel to this chamber.
  • This second known burner comprises only one gaseous fuel pipe.
  • US-2007025425 It comprises a burner block and is provided with the following injectors for the injection of fluids into a chamber inside the block:
  • the first fuel conduit and the second oxidant conduit together forming a fluid stabilizer as described in US-B-6752620.
  • the fluidic stabilizer is in turn surrounded, within the chamber, with an oxidizer conduit that terminates in a plurality of oxidant nozzles at the exit plane of the block.
  • the aforementioned three low burners thank are suitable for the combustion of a rich fuel such as natural gas or propane but do not allow a stable combustion of a fuel gas with low calorific value, especially when an effective adjustment margin significant is sought.
  • the primary oxidant passage may be concentric with the primary fuel gas passage.
  • the refractory shell may be concentric with the primary oxidant passage and the secondary oxidant passage may be concentric with the refractory shell.
  • the burner comprises a secondary fuel gas passage which surrounds the refractory casing and which is surrounded by the secondary oxidant passage
  • the secondary fuel gas passage is preferably concentric with the refractory casing.
  • the secondary fuel gas outlets of said plurality of fuel gas secondary passages are advantageously distributed from axially symmetrical manner around the longitudinal axis and / or in a regular manner around the primary oxidant passage, that is to say at a constant distance (in a plane perpendicular to the longitudinal axis) between two successive secondary outlets around the primary oxidant passage.
  • the injection assembly of the burner according to the invention preferably comprises between 4 and 24 secondary fuel gas passages positioned in the envelope.
  • the burner according to the invention preferably comprises from 6 to 16 such secondary fuel gas passages, more preferably from 6 to 10.
  • the refractory casing is advantageously a ceramic refractory casing.
  • a good level of recirculation of the primary portion of combustible gas and the primary portion of oxidant, in combination with an adequate length of the flame generated by the combustion of these two reagents, were obtained when the Apc / Apo ratio is 1 , 0 to 15.0.
  • the Apc / Apo ratio is 1 , 0 to 15.0.
  • Apc represents the injection cross section of the primary fuel gas outlet and Apo the injection cross section of the primary oxidant outlet.
  • the outlet of a passage may have the shape of a plate, and in particular of a crown, having a multitude of openings. injection.
  • the injection cross-section of this passage outlet corresponds to the sum of the areas of the individual injection openings in the plate.
  • the burner according to the invention has proved particularly suitable for an oxy-burner with a radiant tube for the combustion of a fuel gas with a low calorific value.
  • a radiant tube burner has by definition a radiant tube surrounding the combustion zone.
  • the primary portions and the secondary portions are expressed in terms of fuel gas and oxidant flow rates.
  • the fuel-oxidant equivalence ratio is defined as the ratio between, on the one hand, the actual ratio between the fuel flow and the oxidant flow, and, on the other hand, the strictly stoichiometric ratio between the flow rate of this fuel. and the flow rate of this oxidant.
  • the burner is preferably also provided with a flame detector for detecting the presence or absence of a flame downstream of the fuel gas and oxidant passages, and in particular downstream of the primary fuel gas and fuel gas passages. oxidant.
  • This flame detector is advantageously connected to the aforementioned flow regulator, so as to adapt the flow rates injected if, despite everything, the flame was extinguished.
  • the flame detector can also be a flame intensity detector.
  • the burner according to the invention was designed for the combustion of a fuel gas with a low calorific value with an oxygen-rich oxidant.
  • the primary and secondary fuel gas passages are conveniently fluidly connected to a source of a low calorific fuel gas containing CO and H 2 and consisting of at least 50 vol% inert gas.
  • the inert gas is preferably selected from N 2, CO 2, water vapor and combinations of at least two of said inert gases.
  • Examples of such low calorific gases are blast furnace gas or the gaseous residue obtained after purification of H 2 from synthesis gas.
  • two elements are fluidly connected when they are connected by a pipe allowing the transport of a fluid from one of the two elements to the other of the two elements.
  • a gas is considered to be an inert gas when it does not participate in combustion (neither as a fuel nor as a combustion oxidant) under the conditions (such as temperature and pressure) that exist in the zone. of combustion.
  • the fuel gas and / or the oxidant are advantageously heated before being supplied to the burner. Heating a combustion reagent before being supplied to a burner is generally referred to as "preheating".
  • the fuel gas source advantageously provides the fuel gas with a low heating value to the burner at a temperature of at least 300 ° C. and preferably of not more than 450 ° C., more preferably of 350 ° C. to 450 ° C. .
  • the oxidant source advantageously provides the oxygen-rich oxidant to the burner at a temperature of at least 250 ° C and preferably not more than 650 ° C, more preferably at least 300 ° C.
  • the combustible gas source may consist of a blast furnace installation and a blast furnace gas preheating facility generated by the installation of tops. -fourneaux. It is particularly possible to use for the preheating of the fuel gas and / or the oxidant residual heat present in the fumes discharged from the combustion zone.
  • the burner according to the invention has the advantage of achieving good flame stability without using a high calorific fuel.
  • the low calorific fuel gas source may be the only fuel source to which the burner is fluidly connected.
  • the burner according to the invention not only allows a good stability of the flame obtained by combustion of the low calorific fuel gas with an oxygen-rich oxidant, it also makes it possible to produce a long flame with a particularly uniform temperature profile.
  • the present invention also covers a heating installation equipped with at least one burner according to any one of the embodiments described above.
  • This heating system may in particular be a boiler, an installation for heating metal elements, such as sheets, slabs or a galvanizing installation.
  • the invention also covers the use of a burner according to any one of these embodiments for the combustion of the low calorific fuel gas with the oxygen-rich oxidant, in particular for the production or superheating of steam , for heating metal elements or for galvanizing metal elements.
  • the burner according to the invention is particularly useful for applications with an effective adjustment margin (in English: "turndown ratio") high.
  • the present invention also covers a method of burning a low calorific fuel with an oxygen-rich oxidant by means of a burner according to any one of the embodiments described above, said burner being connected to a source of low calorific fuel gas and an oxygen-rich oxidant source as also described above.
  • the primary portion of the oxidant is injected into the combustion zone through the primary oxidant passage, and
  • the secondary portion of the oxidant is injected into the combustion zone through the secondary oxidant passage
  • the secondary portion of the fuel gas is injected into the combustion zone through the at least one secondary fuel gas passage, so as to generate a secondary combustion of the secondary portion of the fuel gas with the secondary portion of the oxidant.
  • the sum of the primary and secondary portions of fuel gas forms the total flow of fuel gas.
  • the sum of the primary and secondary oxidant portions forms the total oxidant flow rate.
  • the combustion process according to the invention comprises an alternation of active phases and standby phases.
  • the primary portion of the fuel gas is between 20% and 30% of the total flow of fuel gas, the rest of the total flow of fuel gas is therefore injected as a secondary portion of fuel gas.
  • the primary portion of the fuel gas constitutes between 90% and 100% of the total flow of fuel gas, thus injecting a very small secondary portion of fuel gas, or even without injecting a portion. secondary fuel gas,
  • the total flow of fuel gas is limited to only between 20% and 30% of the total fuel gas flow during an active phase.
  • the method may also include a transition phase between these two phases, phase during which the secondary portion of the fuel gas progressively increases from the secondary portion of the fuel gas from the standby phase to the secondary portion of the fuel gas of the active phase that follows said standby phase.
  • the secondary portion of the fuel gas gradually decreases from the secondary portion of the fuel gas from the active phase to the secondary portion of the fuel gas of the standby phase that succeeds this active phase.
  • the method may also include an ignition phase, which precedes the alternation of active and standby phases.
  • the method according to the invention can in particular be used for heating a load in a heating installation, such as a boiler, a metal elements heating furnace or a galvanizing furnace.
  • camus body 5 reduces the flow cross-sectional area available for the primary portion of the fuel at its injection outlet and generates a primary gas recirculation zone 20 in the aforementioned free zone directly downstream of this outlet and inside the envelope 6.
  • the injection speed of a given flow rate of fluid is determined by the flow cross section of the corresponding injection opening: A for the primary portion of the fuel gas and A 022 for the primary portion of the oxidant.

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Abstract

Brûleur pour la combustion d'un gaz combustible à bas pouvoir calorifique avec un oxydant riche en oxygène, ledit brûleur comportant : un passage primaire central de combustible (1) muni d'un corps camus (5), un passage primaire d'oxydant (2) qui entoure le passage primaire de gaz combustible (1), une enveloppe réfractaire (6) qui entoure et s'étend au-delà des deux passages primaires (1, 2), un passage secondaire d'oxydant (3) qui entoure l'enveloppe réfractaire (6) et un ou plusieurs passages secondaires de gaz combustible (4) entourant l'enveloppe réfractaire (6) et entourés du passage secondaire d'oxydant et/ou positionnées à l'intérieur de l'enveloppe réfractaire (6) et positionnés autour du passage primaire d'oxydant (2).

Description

Oxy-brûleur pour gaz combustible à bas pouvoir calorifique et son utilisation
La présente invention concerne un oxy-brûleur pour gaz combustible à bas pouvoir calorifique.
En particulier dans les industries énergivores, comme l'énergie sidérurgique, il existe un besoin important d'améliorer l'efficacité énergétique afin de réduire les coûts d'énergie et de limiter ou réduire les émissions polluantes.
Des gaz à bas pouvoir calorifique générés en tant que produits secondaires dans des procédés industriels sont une source potentielle d'énergie à coût faible. Toutefois, la combustion de gaz à bas pouvoir calorifique présente des problèmes d'instabilité et de faibles températures de flamme.
L'utilisation d'oxygène en substance pur comme comburant pour la combustion d'un gaz à bas pouvoir calorifique ne permet pas en tant que tel de surmonter ces problèmes.
Le préchauffage d'un combustible à bas pouvoir calorifique et du comburant, comme par exemple décrit dans EP-A-2784388, ne permet pas non plus en tant que tel de réaliser le niveau souhaité de stabilité de flamme.
Pour ces raisons, le gaz à bas pouvoir calorifique est généralement mélangé ou combiné avec un combustible à pouvoir calorifique élevé, comme le gaz naturel, souvent appelé « booster fuel » en anglais, afin d'améliorer les caractéristiques de la combustion et notamment la stabilité et la température de la flamme.
Toutefois, la nécessité de brûler un combustible à pouvoir calorifique élevé annule, au moins en partie, les bénéfices de brûler le gaz à bas pouvoir calorifique.
La présente invention a pour but de permettre la combustion d'un gaz combustible à bas pouvoir calorifique avec une stabilité de flamme améliorée.
La présente invention a en particulier pour but de permettre la combustion d'un gaz combustible à bas pouvoir calorifique avec une stabilité de flamme améliorée sans besoin de brûler un combustible à pouvoir calorifique élevé en plus du gaz à bas pouvoir calorifique.
Ceci est rendu possible grâce au brûleur suivant l'invention.
Le brûleur suivant l'invention est un brûleur pour la combustion d'un gaz combustible à bas pouvoir calorifique avec un oxydant riche en oxygène.
Il comporte un ensemble d'injection. Cet ensemble d'injection comporte à son tour un passage primaire central de gaz combustible, un passage primaire d'oxydant, au moins un passage secondaire de gaz combustible et un passage secondaire d'oxydant.
Le passage primaire central de gaz combustible présente un axe longitudinal et une sortie primaire de gaz combustible pour l'injection d'une portion primaire du gaz combustible dans une zone de combustion aval.
Le passage primaire d'oxydant entoure le passage primaire de gaz combustible et présente une sortie primaire d'oxydant pour l'injection d'une portion primaire de l'oxydant dans la zone de combustion aval.
Le brûleur comporte aussi une enveloppe réfractaire qui entoure le passage primaire d'oxydant. Une telle enveloppe réfractaire est souvent désignée par le terme anglais « burner tile ».
L'enveloppe réfractaire s'étend au-delà de la sortie primaire de gaz combustible et au-delà de la sortie primaire d'oxydant. De cette manière, une zone libre est créée à l'intérieur de l'enveloppe réfractaire en aval desdites sorties primaires. Comme sera décrit ci-après, cette zone libre sert de zone de recirculation.
Le passage secondaire d'oxydant entoure l'enveloppe réfractaire et présente une sortie secondaire d'oxydant pour l'injection d'une portion secondaire de l'oxydant dans la zone de combustion en aval de l'enveloppe réfractaire.
Chacun des un ou plusieurs passages secondaires de gaz combustible présente une sortie secondaire de gaz combustible pour l'injection d'une portion secondaire du gaz combustible dans la zone de combustion en aval de l'enveloppe réfractaire. Suivant une forme de réalisation, le brûleur comporte un passage secondaire de gaz combustible qui entoure l'enveloppe réfractaire et qui est à son tour entouré par le passage secondaire d'oxydant.
Suivant une autre forme de réalisation, le brûleur comporte une multitude de passages secondaires de gaz combustible qui sont positionnés à l'intérieur de l'enveloppe réfractaire et autour du passage primaire d'oxydant.
Le brûleur peut également comporter un passage secondaire de gaz combustible qui entoure l'enveloppe réfractaire tel que décrit ci-dessus en combinaison avec une multitude de passages secondaires de gaz combustible qui sont positionnés à l'intérieur de l'enveloppe réfractaire et autour du passage primaire d'oxydant comme décrit ci-dessus.
Afin de renforcer la recirculation des gaz dans la zone de recirculation susmentionnée à l'intérieur de l'enveloppe réfractaire, un corps camus (en anglais : « bluff body ») est positionné à la sortie primaire de gaz combustible ou dans la sortie primaire de gaz combustible.
Ce corps camus réduit la section transversale d'écoulement (exprimé en mm2) du passage primaire de gaz combustible. Le corps camus réduit donc la section transversale d'écoulement disponible pour la portion primaire du gaz combustible au niveau de son injection. Ce corps camus est apte à produire une recirculation des gaz injectés par les passages primaires dans la zone libre susmentionnée qui se trouve à l'intérieur de l'enveloppe réfractaire.
Une recirculation de gaz est ainsi créée à l'intérieur de l'enveloppe réfractaire en aval des ouvertures primaires d'injection de gaz combustible et d'oxydant. Une telle (zone de) recirculation permet d'augmenter la stabilité de la flamme générée par la combustion, dite combustion primaire, des réactifs injectés par les passages primaires.
Un brûleur comportant :
un premier conduit central pour l'injection d'un gaz combustible, tel que du propane ou du gaz naturel,
- un premier conduit d'air qui entoure le premier conduit de gaz combustible, un second conduit pour l'injection du gaz combustible et qui entoure le premier conduit d'air, et
un second conduit d'air qui entoure le second conduit de gaz combustible
est connu de US-A-3729285 pour la combustion à taux de ΝΟχ limité
L'ensemble des conduits de ce brûleur connu se terminent dans un même plan en amont d'une chambre dans le bloc brûleur.
Un autre brûleur pour la combustion bas ΝΟχ d'un combustible gazeux, tel que le gaz naturel, avec un oxydant primaire et un oxydant secondaire, tels que de l'air, de l'air enrichi en oxygène ou de l'oxygène, est connu de DE-A-19926403.
Le brûleur comporte un conduit de combustible gazeux central entouré d'un conduit d'oxydant primaire. Ces deux conduits se terminent par le biais d'un stabilisateur de flamme dans une chambre du bloc brûleur.
Le brûleur comporte également au moins une sortie d'oxydant secondaire pour l'injection d'oxydant secondaire. Cette sortie d'oxydant secondaire se trouve à côté de la chambre dans le bloc et parallèle à cette chambre. Ce deuxième brûleur connu ne comporte qu'un seul conduit de combustible gazeux.
D'autres brûleurs bas ΝΟχ pour la combustion d'un combustible gazeux, tel que le gaz naturel, sont connues de US-A-20070254251.
Un brûleur bas ΝΟχ particulièrement complexe est décrit dans
US-A-20070254251. Il comporte un bloc brûleur et est muni des injecteurs suivant pour l'injection de fluides dans une chambre à l'intérieur du bloc :
une lance centrale de combustible,
un premier conduit d'oxydant qui entoure la lance de combustible, - un premier conduit de combustible qui entoure le premier conduit d'oxydant, et
un deuxième conduit d'oxydant qui entoure le premier conduit de combustible.
Aucun corps camus n'est présent, le premier conduit de combustible et le deuxième conduit d'oxydant formant ensemble un stabilisateur fluidique tel que décrit dans US-B-6752620. Le stabilisateur fluidique est à son tour entouré, à l'intérieur de la chambre, d'un conduit d'oxydant qui se termine en plusieurs buses d'oxydant au niveau du plan de sortie du bloc.
A l'intérieur du bloc brûleur se trouvent autour de la chambre plusieurs lances de combustible qui se terminent également dans le plan de sortie du bloc.
Les trois brûleurs bas ΝΟχ connus susmentionnés sont adaptés pour la combustion d'un combustible riche tel que le gaz naturel ou le propane mais ne permettent pas une combustion stable d'un gaz combustible à bas pouvoir calorifique, en particulier quand une marge de réglage effective significative est recherchée.
Plusieurs configurations sont envisageables pour le brûleur suivant l'invention. Toutefois une configuration concentrique et/ou axisymétrique est généralement préférée.
Ainsi, le passage primaire d'oxydant peut être concentrique avec le passage primaire de gaz combustible.
L'enveloppe réfractaire peut être concentrique avec le passage primaire d'oxydant et le passage secondaire d'oxydant peut être concentrique avec l'enveloppe réfractaire.
Quand le brûleur comprend un passage secondaire de gaz combustible qui entoure l'enveloppe réfractaire et qui est entouré du passage secondaire d'oxydant, le passage secondaire de gaz combustible est de préférence concentrique avec l'enveloppe réfractaire.
Quand le brûleur comprend une multitude de passages secondaires de gaz combustible positionnés à l'intérieur de l'enveloppe réfractaire et autour du passage primaire d'oxydant, les sorties secondaires de gaz combustible de ladite multitude de passages secondaires de gaz combustible sont avantageusement distribuées de manière axisymétrique autour de l'axe longitudinal et /ou de manière régulière autour du passage primaire d'oxydant, c'est-à-dire à distance constante (dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal) entre deux sorties secondaires successives autour du passage primaire d'oxydant. L'ensemble d'injection du brûleur suivant l'invention comporte de préférence entre 4 et 24 passages secondaires de gaz combustible positionnés dans l'enveloppe. De préférence, le brûleur suivant l'invention comporte de préférence de 6 à 16 tels passages secondaires de gaz combustible, encore de préférence de 6 à 10.
L'enveloppe réfractaire est avantageusement une enveloppe réfractaire céramique.
Un bon niveau de recirculation de la portion primaire de gaz combustible et de la portion primaire d'oxydant, en combinaison avec une longueur adéquate de la flamme générée par la combustion de ces deux réactifs, ont été obtenus quand le rapport Apc/Apo est de1 ,0 à 15,0. De préférence 1 ,3 < Apc/Apo < 4,0.
Dans ce rapport, Apc représente la section transversale d'injection de la sortie primaire de gaz combustible et Apo la section transversale d'injection de la sortie primaire d'oxydant.
II est à noter que, en particulier quand un passage d'injection présente une section transversale annulaire, la sortie d'un passage peut présenter la forme d'une plaque, et notamment d'une couronne, présentant une multitude d'ouvertures d'injection.
Dans ce cas, la section transversale d'injection de cette sortie de passage correspond à la somme des superficies des ouvertures d'injection individuelles dans la plaque.
Une bonne stabilité de la combustion de la portion secondaire du gaz combustible avec la portion secondaire de l'oxydant et une longueur adéquate de la flamme issue de cette combustion secondaire ont été réalisées quand 1 ,0 < Asc/Aso < 7,0. De préférence 1 ,0 < Asc/Aso < 6,0. Dans ces équations, Asc représente la section transversale d'injection totale du un ou plusieurs sorties secondaires de gaz combustible et Aso représente la section transversale d'injection de la sortie secondaire d'oxydant.
Les éléments de l'ensemble d'injection autre que l'enveloppe réfractaire sont généralement des pièces métalliques. La stabilisation de la flamme est plus prononcée quand le brûleur comporte un ouvreau (en anglais : « quarl ») qui entoure au moins la portion de l'ensemble d'injection comportant les sorties secondaires de gaz combustible et d'oxydant. L'ouvreau peut de manière utile s'étendre au-delà des sorties secondaires de gaz combustible et d'oxydant (dans le sens d'injection des réactifs). La présence d'un tel ouvreau peut notamment créer en aval de l'ouvreau une deuxième zone de recirculation contribuant à la stabilité de la combustion.
L'ouvreau est typiquement réalisé en matière réfractaire céramique.
Le brûleur suivant l'invention s'est avéré particulièrement indiqué pour un oxy-brûleur à tube radiant pour la combustion d'un gaz combustible à bas pouvoir calorifique. Un tel brûleur à tube radiant comporte par définition un tube radiant entourant la zone de combustion.
Le brûleur comprend de préférence un régulateur de débit pour le réglage des débits de gaz combustible vers les passages primaire et secondaire(s) de gaz combustible et pour le réglage des débits d'oxydant vers les passages primaire et secondaire d'oxydant. Un tel régulateur règle notamment le rapport entre la portion primaire de gaz combustible et le rapport secondaire de gaz combustible ainsi que les rapports d'équivalence combustible-oxydant entre la portion primaire du combustible et la portion primaire de l'oxydant, respectivement entre la portion secondaire de gaz combustible et la portion secondaire de l'oxydant.
Il est à noter que, dans le présent contexte, les portions primaires et les portions secondaires sont exprimées en terme de débits de gaz combustible et d'oxydant.
Le rapport d'équivalence combustible-oxydant est défini comme le rapport entre d'une part, le ratio réel entre le débit de combustible et le débit d'oxydant, et d'autre part, le rapport strictement stœchiométrique entre le débit de ce combustible et le débit de cet oxydant.
Le brûleur est de préférence également muni d'un détecteur de flamme pour détecter la présence ou l'absence d'une flamme en aval des passages de gaz combustible et d'oxydant et en particulier en aval des passages primaires de gaz combustible et d'oxydant. Ce détecteur de flamme est avantageusement relié au régulateur de débit susmentionné, de manière à pouvoir adapter les débits injectés si, malgré tout, la flamme devait s'éteindre. Le détecteur de flamme peut également être un détecteur d'intensité de flamme.
Comme indiqué ci-dessus, le brûleur suivant l'invention a été conçu pour la combustion d'un gaz combustible à bas pouvoir calorifique avec un oxydant riche en oxygène.
Ainsi, pour le fonctionnement du brûleur, les passages primaire et secondaire de gaz combustible sont fluidiquement reliés à une source d'un gaz combustible à bas pouvoir calorifique, c'est-à-dire, présentant un PCI inférieure à 3,00 kWh/m3. Le PCI dudit gaz combustible s'élève toutefois de préférence à au moins 0,95 kWh/m3. Les passages primaire et secondaire d'oxydant sont à leur tour fluidiquement reliés à une source d'un oxydant riche en oxygène, c'est-à-dire d'un oxydant présentant une teneur en oxygène de 90%vol à 100%vol. Ledit oxydant présente de préférence une teneur en oxygène de 95%vol à 100%vol.
Les passages primaire et secondaire de gaz combustible sont de manière utile fluidiquement relies à une source d'un gaz combustible à bas pouvoir calorifique contenant du CO et du H2 et consistant pour au moins 50%vol en un gaz inerte. Le gaz inerte est de préférence choisi parmi le N2, le CO2, la vapeur d'eau et des combinaisons d'au moins deux desdits gaz inertes.
Des exemples de tels gaz à bas pouvoir calorifique sont le gaz de haut fourneau ou encore le résidu gazeux obtenu après purification de H2 à partir de gaz de synthèse.
Dans le présent contexte, deux éléments sont fluidiquement reliés quand ils sont reliés par une canalisation permettant le transport d'un fluide d'un des deux éléments vers l'autre des deux éléments.
Dans le présent contexte, un gaz est considéré un gaz inerte quand il ne participe pas à la combustion (ni en tant que combustible, ni en tant qu'oxydant de combustion) aux conditions (telles que température et pression) qui existent dans la zone de combustion. Comme déjà indiqué dans l'introduction, le gaz combustible et/ou l'oxydant sont avantageusement chauffés avant d'être fournis au brûleur. Le chauffage d'un réactif de combustion avant d'être fourni à un brûleur est généralement appelé « préchauffage ».
Ainsi, la source de gaz combustible fournit avantageusement le gaz combustible à bas pouvoir calorifique au brûleur à une température d'au moins 300°C et de préférence de pas plus que 450°C, encore de préférence de 350°C à 450°C. La source d'oxydant fournit avantageusement l'oxydant riche en oxygène au brûleur à une température d'au moins 250°C et de préférence de pas plus que 650°C, encore de préférence d'au moins 300°C.
Par exemple, quand le gaz à bas pouvoir calorifique est un gaz de haut fourneau, la source de gaz combustible peut consister en une installation de hauts- fourneaux et d'une installation de préchauffage du gaz de haut fourneau généré pas l'installation de hauts-fourneaux. Il est notamment possible d'utiliser pour le préchauffage du gaz combustible et/ou de l'oxydant la chaleur résiduelle présente dans les fumées évacuées de la zone de combustion.
Comme également indiqué ci-dessus, le brûleur suivant l'invention présente l'avantage de réaliser une bonne stabilité de flamme sans avoir recours à un combustible à pouvoir calorifique élevé. Ainsi, la source de gaz combustible à bas pouvoir calorifique peut être la seule source de combustible à laquelle le brûleur est fluidiquement relié.
Le brûleur suivant l'invention permet non seulement une bonne stabilité de la flamme obtenue par combustion du gaz combustible à bas pouvoir calorifique avec un oxydant riche en oxygène, il permet également de réaliser une longue flamme avec un profil de température particulièrement uniforme.
La présente invention couvre également une installation de chauffe équipée d'au moins un brûleur selon l'une quelconque des formes de réalisation décrites ci- dessus. Cette installation de chauffe peut notamment être une chaudière, une installation de réchauffage d'éléments métalliques, tels que des tôles, brames ou encore une installation de galvanisation. L'invention couvre également l'utilisation d'un brûleur suivant l'une quelconque de ces formes de réalisation pour la combustion du gaz combustible à bas pouvoir calorifique avec l'oxydant riche en oxygène, en particulier pour la production ou la surchauffe de vapeur, pour le réchauffage d'éléments métalliques ou encore pour la galvanisation d'éléments métalliques.
Le brûleur suivant l'invention est particulièrement utile pour des applications avec une marge de réglage effective (en anglais : « turndown ratio ») élevée.
Ainsi, la présente invention couvre également un procédé de combustion d'un combustible à bas pouvoir calorifique avec un oxydant riche en oxygène au moyen d'un brûleur suivant l'une quelconque des formes de réalisation décrites ci- dessus, ledit brûleur étant relié à une source de gaz combustible à bas pouvoir calorifique et à une source d'oxydant riche en oxygène comme qu'également décrit ci-dessus.
Selon ce procédé de combustion :
· la portion primaire du gaz combustible est injectée dans la zone de combustion à travers le passage primaire de gaz combustible, et
• la portion primaire de l'oxydant est injectée dans la zone de combustion à travers le passage primaire d'oxydant, et
ceci de manière à générer une combustion primaire de la portion primaire du gaz combustible avec la portion primaire de l'oxydant.
Egalement selon ce procédé de combustion :
• la portion secondaire de l'oxydant est injectée dans la zone de combustion à travers le passage secondaire d'oxydant,
• La portion secondaire du gaz combustible est injectée dans la zone de combustion à travers le au moins un passage secondaire de gaz combustible, ceci de manière à générer une combustion secondaire de la portion secondaire du gaz combustible avec la portion secondaire de l'oxydant.
La somme des portions primaire et secondaire de gaz combustible forme le débit total de gaz combustible. La somme des portions primaire et secondaire d'oxydant forme le débit total d'oxydant. Le procédé de combustion suivant l'invention comporte une alternance de phases actives et de phases de veille.
Pendant une phase active, la portion primaire du gaz combustible s'élève à entre 20% et 30% du débit total de gaz combustible, le reste du débit total de gaz combustible étant donc injecté en tant que portion secondaire de gaz combustible.
Pendant une phase de veille, par contre, la portion primaire du gaz combustible constitue entre 90% et 100% du débit total de gaz combustible, avec donc injection d'une très faible portion secondaire de gaz combustible, voire sans injection d'une portion secondaire de gaz combustible,
Pendant une phase de veille le débit total de gaz combustible est limité à seulement entre 20% et 30% du débit total de gaz combustible pendant une phase active.
Afin d'éviter un changement trop brusque de la combustion, et donc de la température, lors d'une transition entre une phase de veille et la phase active qui suit, le procédé peut également inclure une phase de transition entre ces deux phases, phase de transition pendant laquelle la portion secondaire du gaz combustible augmente progressivement de la portion secondaire du gaz combustible de la phase de veille jusqu'à la portion secondaire du gaz combustible de la phase active qui succède ladite phase de veille.
II peut également être utile de prévoir une deuxième phase de transition entre une phase active et la phase de veille qui succède.
Pendant une telle deuxième phase de transition la portion secondaire du gaz combustible diminue progressivement de la portion secondaire du gaz combustible de la phase active jusqu'à la portion secondaire du gaz combustible de la phase de veille qui succède cette phase active.
Le procédé peut également comprendre une phase d'allumage, qui précède l'alternance de phases actives et de veille.
Pendant cette phase d'allumage, la portion primaire de gaz combustible correspond à entre 90% et 100%, et de préférence 100%, du débit total de gaz combustible. Pendant la phase d'allumage, l'enveloppe réfractaire est ainsi amenée à une température suffisante pour permettre une combustion primaire stable pendant les phases de veille et les phases actives qui suivent, c'est-à-dire pendant l'alternance de phases de veille et de phases actives.
Le rapport d'équivalence combustible-oxidant de la combustion primaire est de préférence de 0,87 à 1 ,10. Le rapport d'équivalence combustible-oxidant de la combustion secondaire est généralement choisi en fonction du rapport d'équivalence de la combustion primaire et ceci typiquement de manière à réaliser une combustion quasi complète ou complète du gaz combustible à bas pouvoir calorifique dans la zone de combustion.
Le procédé suivant l'invention peut notamment être utilisé pour le chauffage d'une charge dans une installation de chauffe, telle qu'une chaudière, un four de réchauffage d'éléments métalliques ou un four de galvanisation.
De manière surprenante, il a été trouvé que le procédé suivant l'invention permet de chauffer une charge jusqu'à une température de 1000°C à 1500°C, même en utilisant uniquement un gaz combustible à bas pouvoir calorifique.
Quand le brûleur comporte un régulateur de débit pour le réglage des débits de gaz combustible vers les passages primaire et secondaire(s) de gaz combustible et pour le réglage des débits d'oxydant vers les passages primaire et secondaire d'oxydant, on utilise avantageusement au moins un détecteur de température pour détecter au moins une température dans la zone de combustion et/ou pour détecter au moins une température dans l'installation de chauffe en aval de la zone de combustion.
L'un au moins des détecteurs de température est alors de préférence relié au régulateur de débit afin de réguler la chaleur générée par le brûleur en fonction de la ou des températures détectées et la ou les températures cibles du procédé réalisé dans l'installation.
La présente invention, son fonctionnement et ses avantages sont illustrés dans les exemples ci-après, référence étant faite aux figures (1 à 3), dans lesquelles : • La figure 1 montre une section d'un brûleur suivant l'invention selon l'axe longitudinal.
• La figure 2 montre une vue d'en face de l'ensemble injection du brûleur de la figure 2
« La figure 3 montre une vue d'en face d'une forme de réalisation alternative de l'ensemble d'injection.
L'ensemble d'injection du brûleur selon la figure 1 comporte un passage central qui s'étend selon l'axe longitudinal X-X. Ledit passage central 1 constitue le passage primaire de gaz combustible et se termine en une sortie primaire de gaz combustible pour l'injection d'une portion primaire du gaz combustible dans la zone de combustion aval 7.
Un passage primaire d'oxydant 2 entoure le passage primaire de combustible 1. Le passage primaire d'oxydant 2 présente une sortie primaire d'oxydant pour l'injection d'une portion primaire de l'oxydant riche en oxygène dans la zone de combustion aval 7.
Une enveloppe réfractaire céramique 6 entoure le passage primaire d'oxydant et s'étend à la fois au-delà de la sortie primaire de gaz combustible et au-delà de la sortie primaire d'oxydant, créant ainsi une zone libre 9 à l'intérieur de ladite enveloppe 6 en aval des passages primaires 1 et 2.
Le gaz combustible à faible pouvoir calorifique de la première portion de gaz combustible entre en contact avec l'oxydant riche en oxygène de la première portion d'oxydant à l'intérieur de cette zone libre 9 de manière à créer une combustion primaire entre ces deux réactifs.
Un corps camus 5 se trouve à la sortie primaire de combustible. Dans la forme de réalisation illustrée, il s'agit d'un corps camus monté sur la paroi extérieure du passage primaire de combustible 1.
Il est toutefois également possible d'utiliser un corps camus positionné à ou dans la sortie primaire de combustible au niveau de l'axe longitudinal X-X.
La présence d'un tel corps camus 5 réduit la section transversale d'écoulement disponible pour la portion primaire du combustible au niveau de sa sortie d'injection et génère une zone de recirculation de gaz primaire 20 dans la zone libre susmentionnée directement en aval de cette sortie et à l'intérieur de l'enveloppe 6.
La recirculation de gaz dans cette zone de recirculation primaire 20 permet d'amener la paroi de l'enveloppe réfractaire 6 en aval des passages primaires 1 et 2 à une plus haute température et contribue à la stabilité de la combustion primaire.
L'ensemble d'injection comporte également un passage secondaire d'oxydant 3 qui entoure l'enveloppe réfractaire. Ce passage secondaire d'oxydant 3 présente une sortie secondaire d'oxydant pour l'injection d'une portion secondaire de l'oxydant riche en oxygène dans la zone de combustion 7 en aval de l'enveloppe réfractaire 6.
Selon la forme de réalisation illustrée dans les figures 1 et 2, un seul passage secondaire de combustible 4 se trouve entre l'enveloppe réfractaire 6 et le passage secondaire d'oxydant 3. Le passage secondaire de combustible 4 entoure l'enveloppe réfractaire 6 et est lui-même entouré du passage secondaire d'oxydant 3.
Le passage secondaire de combustible 4 se termine en une sortie secondaire annulaire de combustible pour l'injection d'une portion secondaire du gaz combustible à faible pouvoir calorifique dans la zone de combustion 7 en aval de l'enveloppe réfractaire 6.
Quand on injecte une des portions secondaires du gaz combustible et de l'oxydant, ces deux réactifs se rencontre en aval de l'enveloppe réfractaire 6, créant ainsi une zone de combustion secondaire, la stabilité et la température de la combustion secondaire étant promues par la combustion primaire des portions primaires de ces réactifs.
Un ouvreau 10 se trouve autour de l'ensemble d'injection décrit ci-dessus. L'ouvreau 10 entoure plus spécifiquement la partie de l'ensemble d'injection qui comporte les différentes sorties primaires et secondaires et s'étend au-delà de l'enveloppe réfractaire. Ledit ouvreau 10 présente une forme et une épaisseur telles qu'une zone de recirculation secondaire de gaz 30 se crée en aval de l'ouvreau 10, ce qui contribue également à la stabilité de la combustion secondaire.
La zone de combustion (zone de combustion primaire et zone de combustion secondaire) se trouve à l'intérieur d'un tube radiant 1 1 dont la base entoure l'ouvreau 10.
L'ensemble d'injection selon la figure 3 se distingue de celui selon les figures 1 et 2 en ce qu'il comporte six passages secondaires de gaz combustible 4 positionnés dans l'enveloppe réfractaire 6 au lieu d'un seul passage secondaire de gaz combustible autour de l'enveloppe réfractaire. Les six passages secondaires de gaz combustible 4 sont régulièrement distribués autour de l'axe longitudinal X-X.
Dans l'exemple ci-après, le brûleur illustré dans les figures 1 et 2 est utilisé pour brûler du gaz de haut-fourneau avec de l'oxygène industriel (présentant une teneur en oxygène de 99%vol). La zone de combustion est confinée dans le tube radiant dont le diamètre est de 1 ,3 à 1 ,5 fois le diamètre de l'ensemble d'injection.
Pour une configuration donnée du brûleur, la recirculation dans la zone de recirculation primaire est déterminée par le rapport entre la vitesse d'injection V022 de la portion secondaire de l'oxygène et la vitesse d'injection Vn de la portion primaire du gaz combustible.
La vitesse d'injection d'un débit donné de fluide est déterminée par la section transversale d'écoulement de l'ouverture d'injection correspondante : A pour la portion primaire du gaz combustible et A022 pour la portion primaire de l'oxydant.
Différentes rapports de vitesses et de sections transversales d'écoulement et les résultats obtenus dans la zone de combustion primaire en phase de veille (sans injection de portions secondaires des réactifs) sont donnés dans le tableau 1. Longueur de la Rapport de
Vfi (m/s) V022 V f1 flamme recirculation Afl/A022
primaire (m)
1 4 2.50 2.9 0.2855 1 1.4
2 4 1 .00 2.8 0.2050 4.6
3 1 1 0.36 3.3 0.8926 1.6
Tableau 1
Pendant une telle phase de veille, la combustion, consistant uniquement de la combustion primaire était stable malgré l'absence de moyen pour le tourbillonnement (swirl) des portions primaires de réactifs injectées.
Le tableau 2 donne les résultats obtenus pendant la phase active du même brûleur et avec une combustion primaire selon le cas 2 du tableau 1.
Dans le tableau 2 :
• Vf4 représente la vitesse d'injection de la portion secondaire du gaz combustible
• V023 représente la vitesse d'injection de la portion secondaire de l'oxygène
• Af4 représente la section transversale d'écoulement de l'ouverture d'injection secondaire du gaz combustible,
• A023 représente la section transversale d'écoulement de l'ouverture secondaire de l'oxygène, et
• L est la longueur totale de la flamme (flamme primaire + flamme secondaire). Fuel velocity,
ase Vf4 (m/s) 023 14 Flame L Af4/A023
10 1 8.02 5.5
15 0.66 8.44 3.6
20 0.5 8.78 2.7
15 0.66 8.9 3.6
20 0.5 9.3 2.7
30 0.33 9.8 1 .8
Tableau 2 Comme indiqué précédemment, la stabilité de la combustion du gaz combustible à faible pouvoir calorifique peut encore être améliorée en préchauffant le gaz combustible et/ou l'oxydant riche en oxygène. Le préchauffage d'un ou des réactifs de combustion a également un impact sur la température de la flamme générée.
Le tableau 3 donne les températures du tube radiant obtenues pour différents niveaux de préchauffage du gaz combustible (gaz de haut-fourneau) et de l'oxygène avec :
• T Fuel = température de préchauffage du gaz combustible
· T 02 = température de préchauffage de l'oxygène
• T Process = température de la tube radiant. T Fuel (°C) : T 02 (°C) T Process (°C):
100! 400: 1310 ;
500; 1310 :
600: 1320 ;
200: 400: 1360 :
500: 1360 :
600: 1370 :
300: 400: 1400 :
500: 1410 !
600! 1420 :
450! 400: 1480 ;
500! 1490 :
600: 1490 ;
Tableau 3
Comme montré dans le tableau 3, le brûleur suivant l'invention permet d'obtenir, en brûlant uniquement un gaz combustible à bas pouvoir calorifique, des températures de l'ordre de 1300°C et de 1500°C, ce qui correspond à une plage de températures couramment utilisé dans les installations de chauffe industrielles, comme notamment les fours de réchauffage.
Du fait que le brûleur suivant l'invention permet une opération stable avec une marge de réglage effective élevée, le brûleur est effectivement particulièrement utile pour des applications qui ne nécessitent pas une fourniture continue d'un même niveau de chaleur.
Par exemple, dans le cas d'un four de réchauffage, un niveau important de chaleur est nécessaire uniquement quand un élément métallique passe devant, en dessous ou au-dessus du brûleur. Le brûleur suivant l'invention permet de fournir de telles piques de chauffe lors de ses phases actives et de baisser significativement la fourniture d'énergie et donc la consommation d'oxygène lors de ses phases de veille sans interruption de la combustion et ceci avec un gaz combustible à faible pouvoir calorifique.

Claims

Revendications
1. Brûleur pour la combustion d'un gaz combustible à bas pouvoir calorifique avec un oxydant riche en oxygène, le brûleur comportant un ensemble d'injections, ledit ensemble d'injections comportant :
a) un passage primaire central de gaz combustible (1 ) présentant un axe longitudinal X-X et une sortie primaire de gaz combustible pour l'injection d'une portion primaire du gaz combustible dans une zone de combustion aval (7) ;
b) un passage primaire d'oxydant (2) qui entoure le passage primaire de gaz combustible (1 ) et qui présente une sortie primaire d'oxydant pour l'injection d'une portion primaire de l'oxydant dans la zone de combustion aval (7) ;
c) une enveloppe réfractaire (6) entourant le passage primaire d'oxydant (2) et s'étendant au-delà de la sortie primaire de gaz combustible et de la sortie primaire d'oxydant ;
d) un passage secondaire d'oxydant (3) entourant l'enveloppe réfractaire (6) et présentant une sortie secondaire d'oxydant pour l'injection d'une portion secondaire de l'oxydant dans la zone de combustion (7) en aval de l'enveloppe réfractaire (6) ; et
e) un ou plusieurs passages secondaires de gaz combustible (4), chaque passage secondaire de gaz combustible (4) présentant une sortie secondaire de gaz combustible pour l'injection d'une portion secondaire du gaz combustible dans la zone de combustion (7) en aval (4) de l'enveloppe réfractaire (6), ledit un ou plusieurs passages secondaires de gaz combustible (4) incluant :
• un passage secondaire de gaz combustible (4) entourant l'enveloppe réfractaire (6) et étant entouré par le passage secondaire de l'oxydant (3) et/ou
• une multitude de passages secondaires de gaz combustible (4) positionnés à l'intérieur de l'enveloppe réfractaire (6) et positionnés autour du passage primaire d'oxydant (3) ; l'ensemble d'injection comportant également :
f) Un corps camus (5) positionné à ou dans la sortie primaire de gaz combustible de manière à réduire la section transversale d'écoulement pour la première portion du gaz combustible et apte à générer une zone de recirculation de gaz (20) à l'intérieur de l'enveloppe réfractaire (6) en aval des ouvertures primaires d'injection de gaz combustible et d'oxydant.
2. Brûleur suivant la revendication précédente comprenant une multitude de passages secondaires de gaz combustible (4) positionnés à l'intérieur de l'enveloppe réfractaire (6) et positionnés autour du passage primaire d'oxydant (2) et dans lequel les sorties secondaires de gaz combustible de ladite multitude de passages secondaires de gaz combustible sont distribuées de manière régulière autour du passage primaire d'oxydant (2).
3. Brûleur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le brûleur comporte un ouvreau (10) autour d'au moins une portion de l'ensemble d'injection comportant les sorties de gaz combustible et d'oxydant.
4. Brûleur suivant la revendication 3 dans lequel l'ouvreau (10) s'étend au-delà des sorties secondaires de gaz combustible et d'oxydant.
5. Brûleur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le brûleur est un brûleur comportant un tube radiant (1 1 ) entourant la zone de combustion (7).
6. Brûleur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un régulateur de débit pour le réglage des débits de gaz combustible vers les passages primaire et secondaires de gaz combustible (1 , 4) et pour le réglage des débits d'oxydant vers les passages primaire et secondaire d'oxydant (2, 3).
7. Brûleur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les passages primaire et secondaires de gaz combustible (1 , 4) sont fluidiquement reliés à une source d'un gaz combustible avec un PCI inférieur à 3,00 kWh/m3 et de préférence d'au moins 0,95 kWh/m3 et dans lequel les passages primaire et secondaire d'oxydant (2, 3) sont fluidiquement reliés à une source d'un oxydant riche en oxygène présentant une teneur en oxygène de 90%vol à 100%vol, de préférence de 95%vol à 100%vol.
8. Brûleur suivant la revendication 7, dans lequel le gaz combustible à bas pouvoir calorifique contient du CO et du H2 et consiste pour au moins 50%vol en un gaz inerte, le gaz inerte étant de préférence choisi parmi le N2, le CO2, la vapeur et des combinaisons d'au moins deux desdits gaz, ledit gaz à bas pouvoir calorifique étant de préférence du gaz de haut fourneau.
9. Brûleur suivant l'une des revendications 7 et 8, dans lequel la source de gaz combustible à bas pouvoir calorifique est la seule source de gaz combustible à laquelle le brûleur est fluidiquement relié.
10. Installation de chauffe équipé d'au moins un brûleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, ladite installation de chauffe étant de préférence une chaudière ou une installation de réchauffage ou de galvanisation d'éléments métalliques.
1 1 . Utilisation d'un brûleur suivant l'une des revendications 7 à 9 pour la combustion du gaz combustible à bas pouvoir calorifique avec l'oxydant riche en oxygène.
12. Utilisation suivant la revendication 1 1 pour la production ou la surchauffe de vapeur ou pour le réchauffage ou la galvanisation d'éléments métalliques.
13. Procédé de combustion d'un gaz combustible à bas pouvoir calorifique avec un oxydant riche en oxygène au moyen d'un brûleur suivant l'une quelconque des revendications 7 à 9, procédé dans lequel:
• la portion primaire du gaz combustible est injectée dans la zone de combustion (7) à travers le passage primaire de gaz combustible (1 ), et
• la portion primaire de l'oxydant est injectée dans la zone de combustion (7) à travers le passage primaire d'oxydant (2),
de manière à générer une combustion primaire de la portion primaire du gaz combustible avec la portion primaire de l'oxydant,
et dans lequel :
• la portion secondaire de l'oxydant est injectée dans la zone de combustion (7) à travers le passage secondaire d'oxydant (3),
• la portion secondaire du gaz combustible est injectée dans la zone de combustion (7) à travers le au moins un passage secondaire de gaz combustible (4),
de manière à générer une combustion secondaire de la portion secondaire du gaz combustible avec la portion secondaire de l'oxydant,
ledit procédé comportant une alternance de phases actives et de phases de veille, dans lesquelles :
· pendant une phase active : la portion primaire du gaz combustible s'élève à entre 20% et 30% du débit total du gaz combustible, et
• pendant une phase de veille : la portion primaire du gaz combustible constitue entre 90% et 100% du débit total du gaz combustible et le débit total du gaz combustible est entre 20% et 30% du débit total du gaz combustible pendant une phase active.
14. Procédé suivant la revendication 13, comportant une phase de transition entre une phase de veille et une phase active succédant ladite phase de veille, phase de transition pendant laquelle la portion secondaire du gaz combustible augmente progressivement de la portion secondaire du gaz combustible de la phase de veille jusqu'à la portion secondaire du gaz combustible de la phase active qui succède ladite phase de veille.
15. Utilisation du procédé suivant l'une des revendications 13 et 14 pour le chauffage d'une charge dans une installation de chauffage.
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